發(fā)熱鐵合金

鐵合金是鋼鐵工業(yè)和機械鑄造行業(yè)必不可少的重要原料之一，其主要用途是作為脫氧劑，消除鋼液中過量的氧；二是作為合金元采添加劑，改善鋼的質(zhì)量與性能。隨著我國鋼鐵工業(yè)持續(xù)、快速地發(fā)展。鋼的品種、質(zhì)量的不斷擴大和提高，對鐵合金產(chǎn)品提出了更高要求，鐵合金工業(yè)日益成為鋼鐵工業(yè)的相關(guān)技術(shù)和配套工程。

1、用作脫氧劑

煉鋼過程是用吹氧或加入氧化劑的方法使鐵水進(jìn)行脫碳及去除磷、硫等有害雜質(zhì)的過程。這一過程的進(jìn)行，雖然使生鐵煉成鋼，但鋼液中的O含量增加了。O在鋼液中一般以FeO的形式存在。如果不將殘留在鋼中多余的氧去除，就不能澆鑄成合格的鋼坯，得不到力學(xué)性能良好的鋼材。為此，需要添加一些與氧結(jié)合力比鐵更強，并且其氧化物易于從鋼液中排除進(jìn)入爐渣的元素，把鋼液中的O去掉，這個過程稱作脫氧。用于脫氧的合金稱作脫氧劑。鋼水中各種元素對氧的結(jié)合強度，即脫氧能力。從弱到強的順序如下：鉻、錳、碳、硅、釩、鈦、硼、鋁、鋯、鈣。因而，一般煉鋼脫氧常用的是由硅、錳、鋁、鈣組成的鐵合金。

2、用作合金劑。合金鋼中因其含有不同的合金元素而具有不同的性能。鋼中合金元素的含量是通過加入鐵合金的方法來調(diào)整的。用于調(diào)整鋼中合金元素含量的鐵合金稱作合金劑。常用的合金劑有硅、錳、鉻、鉬、釩、鎢、鈦、鈷、鎳、硼、鈮、鋯等鐵合金。

3、用作鑄造晶核孕育劑

改善鑄鐵和鑄鋼的性能的措施之一是改變鑄件的凝固條件。為了改變凝固條件，通常在澆注前加入某些鐵合金作為晶核，形成晶粒中心，使形成的石墨變得細(xì)小分散，晶粒細(xì)化，從而提高鑄件的性能。

發(fā)熱鐵合金的生產(chǎn)流程如圖1：

還原劑以硅鐵粉為主，有時也用鋁粉。氧化劑則為氧化能力強且不影響發(fā)熱鐵合金成分的化學(xué)藥劑，如硝酸鈉、硝酸鉀或氯酸鉀。生產(chǎn)發(fā)熱鉻鐵可用鉻酸酐、鉻酸鈣或?qū)t鐵粉氧化作氧化劑。生產(chǎn)發(fā)熱錳鐵可用錳礦或二氧化錳作氧化劑。溶劑用石灰、螢石、冰晶石等。為了增加壓塊或造球的機械強度，用水玻璃、脫水瀝青、熱塑性樹脂、野生植物淀粉、造紙廢液或糖漿等做黏結(jié)劑。在壓力機或造球機上成型后，在180～250℃溫度下干燥脫水，再包裝、出廠。也可將混合料加熱至黏結(jié)劑的熔點，使產(chǎn)生熱黏結(jié)，然后在振動成型臺上振動成型。冷卻后包裝出廠，發(fā)熱鐵合金的著火點較低。在生產(chǎn)、儲存和運輸過程中，要采取適當(dāng)?shù)陌踩胧?

鐵合金經(jīng)磨細(xì)后與發(fā)熱劑組成混合料，這種混合料即謂之發(fā)熱鐵合金。它制成壓塊、球丸等形式應(yīng)用，與鋼液相互作用時具有很大的放熱效應(yīng)。發(fā)熱鐵合金能成功地用于煉制合金鋼的基本條件乃是由于它燃燒后可以獲得流動性較好的爐渣成分。如果生成的爐渣具有足夠的流動性，則金屬甚至在壓塊燃點低于鐵合金熔點的情況下，也能迅速地熔化。

采用發(fā)熱鐵合金對鋼液進(jìn)行合金化（在鋼包里或加于金屬流中）與使用普通鐵合金相比，具有一系列優(yōu)越性：合金化元素的燒損量大為減少，可保證合金化元素均勻分布于整個金屬內(nèi)，提高煉鋼爐的生產(chǎn)率，降低金屬成本，擴大了在轉(zhuǎn)爐里熔煉合金鋼以及鑄鐵加合金化元素的可能性。實踐表明，還可用生成的爐渣精煉金屬。

發(fā)熱鐵合金與鋼液接觸時，發(fā)熱劑反應(yīng)后放出熱量，獲得流動性好的爐渣，并加速鐵合金粉的熔化。使合金元素?zé)龘p量減少，提高合金元素的回收率。并在鋼中分布均勻，使鋼水成分均勻。提高鋼的質(zhì)量和生產(chǎn)率。降低了鋼的生產(chǎn)成本。使用發(fā)熱鐵合金進(jìn)行合金化，不會降低或能稍微提高鋼水和鐵水溫度，使在電爐內(nèi)冶煉的合金鋼種也可以在轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉。煉鋼用普通鐵合金時，元素回收率為：Cr90%、Mn75%；而使用發(fā)熱鐵合金時，在相同條件下元素回收率為：Cr95%、Mn90%～92%、Nb>90%、W90%～95%。因而在經(jīng)濟上是有利的。使用硝酸鈉或硝酸鉀做氧化劑制成的發(fā)熱鐵合金時，鋼中氮含量平均增高0.002%～0.005%。因此冶煉含氮量低的合金鋼時，不能用硝酸鹽作氧化劑。鑄鐵生產(chǎn)使用發(fā)熱鐵合金，可以提高鑄鐵液的溫度，因而可生產(chǎn)合金鑄鐵，孕育鑄鐵和球墨鑄鐵。

制作鐵合金壓塊，是合理使用鐵合金在破碎、分級過程中所產(chǎn)生的碎屑和粉末，以及粉末冶金制粉、難熔金屬材料加工產(chǎn)生的廢料的有效利用方法。對易粉化的鐵合金與添加劑，也可以制成壓塊使用。煉鋼時使用鐵合金壓塊，可以加速鐵合金在鋼液中的溶解速度，減少鐵合金碎屑在煉鋼爐渣中的損失，消除大塊鐵合金對鋼液的局部冷凍現(xiàn)象。

制造鐵合金壓塊的工藝過程，包括原料準(zhǔn)備、壓制成型、干燥和包裝 。